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O que é PCB Photoresist e por que é importante?

Conteúdo

O fotorresistente PCB é inestimável ao usar fotolitografia para imprimir placas de circuito. Ele reage à luz e ajuda a mascarar áreas desejadas, preparando a prancha para o processo de gravação, mas o que é esse material e de que é feito? Aqui está mais, incluindo como usá-lo na fabricação de placas de circuito impresso.

O que é fotorresistente PCB?

O fotorresiste PCB é um material fotoativo usado para mascarar seções da camada de cobre ao imprimir padrões de rastreamento de placas de circuito. Sua solubilidade muda quando irradiada luz UV ou outro Fontes de ondas EM como raios X ou um feixe de elétrons.

Usando esta propriedade, os fabricantes aplicam o material para cobrir algumas partes de placas revestidas de cobre. As áreas ocultas permanecem após a gravação, criando os traços de circuito desejados. A resistência está disponível na forma seca ou úmida.

  • Fotorresistente seco – o dry resist é normalmente um composto sensível à luz imprensado entre uma película de PE e uma camada protetora de poliéster ou Mylar na parte superior.
  • Fotorresiste úmido – a versão úmida é um fluido viscoso ou semelhante a laca. Também é chamada de fotorresistente líquido ou tinta de placa de circuito e é aplicada por pulverização ou deposição elétrica.

Do que é feito o fotorresistente PCB?

O fotorresiste para PCB fotolitografia é um polímero em uma solução solvente. A solução é misturada com vários outros compostos para melhorar suas propriedades. Ele contém principalmente o seguinte:

  • Resina – o ingrediente principal que proporciona adesão e outras propriedades.
  • Solvente – o solvente dissolve a resina, atuando como seu transportador.
  • Sensibilizador – o material fotoativo que responde à luz.
  • aditivos – vários ingredientes adicionados para melhorar as propriedades de resistência. Aumentam a sua flexibilidade, melhoram a sua capacidade de adesão, facilitam a decapagem, etc.
Fotorresiste PCB
Um exemplo de um tipo de resistência fotodecompositora em forma de filme seco
Recursos: https://www.youtube.com/watch?bAH5A_sarBg

Tipos de fotorresistente PCB

Existem três tipos principais de métodos de aplicação de fotorresiste de PCB, com sua classificação orientada por sua composição química e reação à luz. Eles incluem tipos de foto-reticulação, foto-polimérico e foto-decomposição.

Resistência à foto-reticulação

Como o próprio nome indica, a exposição deste material à luz ativa um reticulador. O linker une cadeias de resina individuais para produzir cadeias mais longas. Este processo cria material que o revelador não consegue dissolver.

Resistência Foto-Polímérica

A resistência fotopolimérica é um tipo negativo que endurece à luz. Funciona iniciando um polimerização de monômeros, fazendo com que o material se torne menos solúvel e resistente ao produto químico em desenvolvimento.

Resistência fotodecompositora

O tipo em decomposição é um fotorresiste positivo que sofre um processo de redução quando irradiado com luz, produzindo uma estrutura que se dissolve no produto químico em desenvolvimento. Não é um tipo comumente usado.

Diagrama de resistência positiva vs. negativa
Diagrama de resistência positiva vs. negativa
Recursos: https://www.researchgate.net

Fotorresiste positivo vs. negativo para PCB

Os compostos fotorresistentes de PCB são positivos ou negativos, dependendo se se tornam mais ou menos solúveis quando expostos à luz. Aqui está o que você precisa saber sobre os dois.

Fotoresistente Negativo

A resistência negativa torna-se mais resistente quando exposta à luz, seja através de um processo de reticulação ou polimerização. As partes não expostas se dissolvem quando você revela a placa, deixando intactas as regiões mascaradas.

A resistência negativa oferece excelente adesão e produz filmes mais finos ou necessidades de mascaramento de maior resolução. Também custa menos, o que o torna uma escolha preferida.

Fotoresistente Positivo

Positivo significa maior solubilidade. O material enfraquece com a exposição à luz. As partes expostas se dissolvem na solução reveladora, deixando as seções não expostas.

O fotorresiste positivo PCB é uma opção mais cara. Também oferece filmes mais espessos e adesão reduzida, tornando-o um material de fotolitografia menos popular.

Usando fotorresistente de filme seco PCB para imprimir circuitos
Usando fotorresistente de filme seco PCB para imprimir circuitos
Recursos: https://www.youtube.com/watch?2hQfGtSFe_0

Como o fotorresistente PCB é aplicado?

A aplicação adequada da resistência é crucial para obter precisão e exatidão do circuito. O processo envolve um dos seguintes métodos: pulverização, eletricamente ou com rolo quente. Cada método tem seus lados bons e ruins.

Revestimento por spray

Um bico de pulverização atomiza o líquido e o aplica como uma película fina no PCB. A pulverização é mais rápida e menos dispendiosa. Também produz revestimentos uniformes e permite o controle preciso da espessura.

Eletrodeposição

Este método usa um processo eletroquímico para revestir a placa, produzindo um revestimento fino e de alta resolução. Funciona muito bem ao revestir placas de circuito multicamadas.

Filme de rolo quente

Este método aplica fotorresiste de filme seco. É necessário um rolo quente para aquecer o filme e fazer com que ele grude no PCB, ou você pode usar um laminador de sapata.

PCB antes e depois da aplicação de resistência
PCB antes e depois da aplicação de resistência
Recursos: https://youtu.be/sPnnOcxqUhc?si=9FN_WcLdt9ocrcZu

Usando Photoresist no processo de fabricação de PCB

Várias etapas definem a gravação de uma placa PCB usando um filme fotossensível ou tinta fotossensível. Envolve o seguinte quando rastreado desde a limpeza da placa para resistir à aplicação e desenvolvimento.

Passo 1: Preparação do Quadro

  • Os painéis PCB, que são substratos revestidos de cobre, são limpos em soluções alcalinas
  • Isso é feito para livrá-los de materiais orgânicos que podem atrapalhar o processo de aplicação
  • Eles também são micro-gravados para tornar suas superfícies ásperas e melhorar a adesão resistente

Passo 2: Aplicando o Fotorresistente

  • Os painéis são aquecidos em um forno para eliminar a umidade
  • Eles são então revestidos com filme ou tinta fotorresistente, garantindo espessura correta e uniforme
  • Em grandes fábricas, as placas são levadas através de túneis de pulverização automatizados ou fiadas para melhorar a uniformidade

Etapa 3: Secagem e Assamento

  • As tábuas são levadas a fornos de convecção e secas
  • Eles são então resfriados para solidificar completamente o revestimento
  • Após a solidificação do filme, os painéis são cozidos para remover o excesso de solvente

Etapa 4: exame visual e teste

  • Os trabalhadores examinam a placa revestida para garantir uma camada uniforme
  • Testes são realizados para determinar a espessura do revestimento e outros requisitos

Etapa 5: exposição fotorresistente

  • Os painéis são cobertos com uma máscara fotográfica e expostos à luz ou outra fonte de radiação
  • Ao usar imagens a laser diretas, a ferramenta fotográfica não é necessária. O laser imprime diretamente o circuito na resistência
  • Dependendo do tipo de resistência, as partes expostas podem endurecer ou tornar-se solúveis

Etapa 6: Desenvolva o Fotorresistente

  • Para desenvolver a resistência e revelar o circuito, as placas são processadas em uma solução química
  • A solução dissolve as partes solúveis, deixando a parte oculta coberta pela resistência insolúvel.

Posteriormente, as placas são gravadas com produtos químicos, removendo as partes de cobre expostas. O padrão restante contém os traços condutores para conectar os componentes na placa montada.

Filme fotorresistente PCB fino
Filme fotorresistente PCB fino
Recursos: https://www.youtube.com/watch?2hQfGtSFe_0

Como você determina a espessura da resistência do PCB?

A espessura de resistência é um fator crucial na produção de placas de circuito. Ajuda a determinar a quantidade de energia de radiação necessária para ativar a resistência e ajuda a evitar problemas de exposição, como falhas nos traços.

O tipo de filme seco vem com uma espessura predeterminada que varia entre 1 e 2 mil – ou um pouco mais espessa se for destinado a tendas. A resistência úmida não; sua espessura depende do método de aplicação.

Embora a quantidade de resina possa ajudar a avaliar a espessura, podem surgir erros devido a superfícies irregulares da placa ou evaporação de solvente.

Várias técnicas de medição, como Interferometria de Luz Branca (WLI) e Força atômica microscópica (AFM), pode verificar a espessura. Oferecem maior precisão e não interferem na estrutura do resist.

Remoção de fotorresiste usando hidróxido de sódio
Remoção de fotorresiste usando hidróxido de sódio
Recursos: https://www.youtube.com/watch?IPsE64PMzMg

Como você remove o fotorresiste do PCB?

Após a gravação, o fotorresistente PCB requer remoção completa. Você pode fazer isso usando produtos químicos ou fisicamente usando métodos mecânicos. Outros métodos incluem decapagem térmica e o uso de energia plasmática.

A decapagem química é o método mais utilizado. Envolve a imersão das placas em uma solução química contendo acetona ou cloreto de metileno e outros compostos.

A decapagem mecânica requer esfregar a resistência ou removê-la com partículas abrasivas ou jatos de água de alta pressão. Para remover termicamente a resistência, aqueça a placa a altas temperaturas. O calor resultante vaporiza a resistência.

A remoção de plasma funciona como o método térmico. Ele emprega plasma de baixa pressão para quebrar a estrutura química resistente, convertendo-a em gás. É o método mais eficaz.

Conclusão

O fotorresistente PCB é um material sensível à luz usado para imprimir traços de placas de circuito. Ele funciona mascarando o padrão de traço em substratos revestidos de cobre antes da gravação. Diferentes resistências estão disponíveis, cada uma oferecendo vários benefícios. A seleção do tipo certo garante os níveis corretos de espessura e resolução.

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